KR100832070B1 - GaN type light emitting diode device - Google Patents

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KR100832070B1
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송호영
김현경
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 질화갈륨계 발광 다이오드 소자에 관한 것으로서, 기판; 상기 기판 상에 형성된 n형 질화갈륨층; 상기 n형 질화갈륨층 상의 일부분에 형성된 활성층; 상기 활성층 상에 형성된 p형 질화갈륨층; 상기 p형 질화갈륨층 상에 형성되며 내부에 소정간격 이격된 복수의 음각 요철이 형성된 투명전도막; 상기 투명전도막 상에 형성된 p형 전극; 및 상기 활성층이 형성되지 않은 상기 n형 질화갈륨층 상에 형성된 n형 전극;을 포함하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자를 제공한다.The present invention relates to a gallium nitride-based light emitting diode device, the substrate; An n-type gallium nitride layer formed on the substrate; An active layer formed on a portion of the n-type gallium nitride layer; A p-type gallium nitride layer formed on the active layer; A transparent conductive film formed on the p-type gallium nitride layer and having a plurality of intaglio irregularities spaced a predetermined distance therein; A p-type electrode formed on the transparent conductive film; And an n-type electrode formed on the n-type gallium nitride layer on which the active layer is not formed.

LED, 광추출 효율, 투명전도막, 음각 요철 LED, light extraction efficiency, transparent conductive film, intaglio irregularities

Description

질화갈륨계 발광 다이오드 소자{GaN type light emitting diode device}Gallium nitride based light emitting diode device {GaN type light emitting diode device}

도 1은 종래기술에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 구조를 나타낸 사시도.1 is a perspective view showing the structure of a gallium nitride-based LED device according to the prior art.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 구조를 나타낸 사시도.2 is a perspective view showing the structure of a gallium nitride-based LED device according to a first embodiment of the present invention.

도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제1실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 음각 요철의 배열에 따른 전류 흐름 제어를 설명하기 위한 평면도.3 (a) and 3 (b) are plan views illustrating current flow control according to an arrangement of intaglio irregularities of a gallium nitride based LED device according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 음각 요철의 크기에 따른 전류 흐름 제어를 설명하기 위한 평면도.4 is a plan view for explaining the current flow control according to the size of the intaglio irregularities of the gallium nitride-based LED device according to the first embodiment of the present invention.

도 5의 (a) 및 (b)는 동일한 크기의 요철을 음각 및 양각으로 형성한 외관 형태 및 발광 상태를 나타낸 사진.Figure 5 (a) and (b) is a photograph showing the appearance and light emission state formed by the intaglio and embossed concave-convex of the same size.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 구조를 나타낸 단면도.6 is a cross-sectional view showing the structure of a gallium nitride based LED device according to a second embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

110: 기판 120: n형 질화갈륨층110 substrate 120 n-type gallium nitride layer

130: 활성층 140: p형 질화갈륨층130: active layer 140: p-type gallium nitride layer

150: 투명전도막 150a: 음각 요철150: transparent conductive film 150a: intaglio irregularities

160: n형 전극 170: p형 전극160: n-type electrode 170: p-type electrode

본 발명은 질화갈륨계 발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하, 'LED'라 칭함) 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 소자의 외부 양자효율을 향상시키는 동시에, 전기적 특성 및 광학적 특성을 개선할 수 있는 질화갈륨계 LED 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gallium nitride based light emitting diode (LED) device, and more particularly, to improve the external quantum efficiency of the device and to improve the electrical and optical characteristics. The present invention relates to a gallium nitride based LED device.

일반적으로, LED는 소형, 저소비전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비하여 표시용 광원으로서 널리 이용되고 있고, 실용화되어 있는 LED의 재료로서는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 Ⅲ-Ⅴ족의 질화물을 이용한 화합물 반도체를 사용하고 있으며, 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 적색, 황색, 녹색 등의 발광원을 구성하여, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있다.In general, LED is widely used as a display light source having features of small size, low power consumption, high reliability, and the like, and the material of LEDs that have been put into practical use is group III-V such as GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN, and AlGaInP. Compound semiconductors using nitrides are used, and light sources such as red, yellow, and green may be formed by changing compound semiconductor materials to realize various colors of light.

한편, 질화갈륨계 LED 소자에서 발생한 빛의 효율은 내부 양자효율과 외부 양자효율로 나누어지는데, 내부 양자효율은 활성층의 설계나 품질에 따라 결정되며, 외부 양자효율의 경우에는 활성층에서 발생된 빛이 질화갈륨계 LED 소자의 외부로 나오는 정도에 따라 결정된다.On the other hand, the efficiency of light generated in a gallium nitride-based LED device is divided into the internal quantum efficiency and the external quantum efficiency, the internal quantum efficiency is determined by the design and quality of the active layer, in the case of the external quantum efficiency light generated from the active layer It is determined by the degree to which the gallium nitride-based LED device comes out.

이하, 도 1을 참조하여 외부 양자효율을 향상시키기 위한 종래기술에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 구조에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a structure of a gallium nitride based LED device according to the related art for improving external quantum efficiency will be described in detail with reference to FIG. 1.

도 1은 종래기술에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 구조를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing the structure of a gallium nitride-based LED device according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래의 LED는 사파이어 기판(110)과 버퍼층(도시안함), n형 질화갈륨층(120), 활성층(130) 및 p형 질화갈륨층(140)이 순차 결정 성장되어 있으며, 상기 p형 질화갈륨층(140) 및 활성층(130)의 일부가 식각으로 제거되어, n형 질화갈륨층(120)의 일부를 노출시키고 있다.Referring to FIG. 1, in a conventional LED, a sapphire substrate 110, a buffer layer (not shown), an n-type gallium nitride layer 120, an active layer 130, and a p-type gallium nitride layer 140 are sequentially grown. A portion of the p-type gallium nitride layer 140 and the active layer 130 are removed by etching to expose a portion of the n-type gallium nitride layer 120.

상기 p형 질화갈륨층(140)의 상부에는, 표면에 소정 형상의 양각 요철이 형성된 투명전도막(150)이 형성되어 있다. 상기 양각 요철은, 통상적으로 상기 투명전도막(150)의 상부를 소정 두께만큼 식각하여 형성된다.On the p-type gallium nitride layer 140, a transparent conductive film 150 having embossed irregularities having a predetermined shape is formed on a surface thereof. The embossed irregularities are typically formed by etching an upper portion of the transparent conductive film 150 by a predetermined thickness.

그리고, 상기 노출된 n형 질화갈륨층(120) 상에는 n형 전극(106)이 형성되어있으며, 투명전도막(150) 상에는 p형 전극(170)이 형성되어 있다.The n-type electrode 106 is formed on the exposed n-type gallium nitride layer 120, and the p-type electrode 170 is formed on the transparent conductive film 150.

상기와 같은 LED 소자는 이하와 같이 동작한다.The LED element as described above operates as follows.

상기 p형 전극(170)을 통해 주입된 정공은 p형 전극(170)에서 횡방향으로 확대되어, p형 질화갈륨층(140)으로부터 활성층(130)으로 주입되고, n형 전극(160)을 통해 주입된 전자는 n형 질화갈륨층(120)으로부터 활성층(130)으로 주입된다. 그리고, 상기 활성층(130) 내에서 정공과 전자가 재결합되어 발광이 일어나게 된다. 이 광은 상기 투명전도막(150)을 통해 LED 소자 외부로 방출된다.Holes injected through the p-type electrode 170 are laterally enlarged in the p-type electrode 170, are injected into the active layer 130 from the p-type gallium nitride layer 140, and the n-type electrode 160 is formed. The injected electrons are injected into the active layer 130 from the n-type gallium nitride layer 120. In addition, holes and electrons are recombined in the active layer 130 to emit light. This light is emitted to the outside of the LED device through the transparent conductive film 150.

이때, 상기와 같은 종래 LED 소자의 구조에서는, 상기 투명전도막(150)의 표면에 형성된 양각 요철에 의해, 투명전도막(150)이 평면부와 공기의 계면에 대한 법선으로부터의 각도가 임계굴절각보다 큰 광이라 할지라도, 양각 요철이 형성된 부분으로 입사되면, 입사각도가 임계굴절각보다 작아지는 경우가 있을 수 있다. 따라서, 활성층(130)에서 발생한 광이 전반사되지 않고 LED 소자 외부로 방출될 확률이 높아지게 되므로, 결국 외부 양자효율을 향상시킬 수 있었다.At this time, in the structure of the conventional LED element as described above, the angle from the normal to the interface between the flat portion and the air is the critical refractive angle of the transparent conductive film 150 by embossed irregularities formed on the surface of the transparent conductive film 150 Even in the case of larger light, the incident angle may be smaller than the critical refraction angle when incident on the portion in which the relief is formed. Therefore, the probability that light generated in the active layer 130 is emitted outside the LED device without total reflection is increased, and thus, the external quantum efficiency can be improved.

그런데, 이와 같은 종래의 LED 소자에 있어서, 도 1에 도시한 바와 같이, 투명전도막(150)의 표면에 돌기 형태의 양각 요철을 형성할 경우, 상기 양각 요철의 상부, 즉 투명전도막(150)의 상면이 서로 연결되지 않고 서로 분리되기 때문에, p형 전극(170)을 통해 외부로부터 인가되는 전류는, 실질적으로, 상기 투명전도막(150)의 전체 두께 중에서 양각 요철이 형성된 부위를 제외한 하부의 얇은 두께에 해당하는 부위로만 흐르게 된다.By the way, in the conventional LED device, as shown in Figure 1, when forming a projection embossed concave-convex on the surface of the transparent conductive film 150, the upper portion of the embossed concave-convex, that is, the transparent conductive film 150 Since the upper surfaces of the) are separated from each other without being connected to each other, the current applied from the outside through the p-type electrode 170 is substantially lower than the portion of the entire thickness of the transparent conductive film 150 except for the portions where the unevenness is formed. It will flow only to the area corresponding to the thin thickness of.

이 경우, 상기 투명전도막(150)의 면저항(sheet resistance; Rs)이 상승되는 바, 소자의 동작전압이 상승되고, 전극 주변부에 발광이 집중되는 등 전체적인 발광 효율을 향상시키는데 어려움이 있었다.In this case, since the sheet resistance (Rs) of the transparent conductive film 150 is increased, it is difficult to improve the overall light emission efficiency, such as the operating voltage of the device is increased and the light emission is concentrated at the periphery of the electrode.

즉, 종래에는 외부 양자효율을 향상시키기 위해 투명전도막의 표면에 형성하는 양각 요철에 의해 소자의 전기적 특성 및 광학적 특성이 열화되는 문제가 있었다.That is, in the related art, in order to improve the external quantum efficiency, there is a problem in that electrical and optical characteristics of the device are deteriorated by embossed irregularities formed on the surface of the transparent conductive film.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 소자의 외부 양자효율을 향상시키는 동시에, 전기적 특성 및 광학적 특성을 개선할 수 있는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a gallium nitride-based light emitting diode device that can improve the external quantum efficiency of the device, and also improve the electrical and optical properties. .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 의한 질화갈륨계 LED 소자는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 n형 질화갈륨층; 상기 n형 질화갈륨층 상의 일부분에 형성된 활성층; 상기 활성층 상에 형성된 p형 질화갈륨층; 상기 p형 질화갈륨층 상에 형성되며 내부에 소정간격 이격된 복수의 음각 요철이 형성된 투명전도막; 상기 투명전도막 상에 형성된 p형 전극; 및 상기 활성층이 형성되지 않은 상기 n형 질화갈륨층 상에 형성된 n형 전극;을 포함한다.A gallium nitride-based LED device according to a first embodiment of the present invention for achieving the above object, a substrate; An n-type gallium nitride layer formed on the substrate; An active layer formed on a portion of the n-type gallium nitride layer; A p-type gallium nitride layer formed on the active layer; A transparent conductive film formed on the p-type gallium nitride layer and having a plurality of intaglio irregularities spaced a predetermined distance therein; A p-type electrode formed on the transparent conductive film; And an n-type electrode formed on the n-type gallium nitride layer on which the active layer is not formed.

그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2실시예에 의한 질화갈륨계 LED 소자는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 n형 질화갈륨층; 상기 n형 질화갈륨층 상의 일부분에 형성된 활성층; 상기 활성층 상에 형성되며, 내부에 소정간격 이격된 복수의 음각 요철이 형성된 p형 질화갈륨층; 상기 p형 질화갈륨층 상에 형성된 투명전도막; 상기 투명전도막 상에 형성된 p형 전극; 및 상기 활성층이 형성되지 않은 상기 n형 질화갈륨층 상에 형성된 n형 전극;을 포함한다.In addition, a gallium nitride-based LED device according to a second embodiment of the present invention for achieving the above object, the substrate; An n-type gallium nitride layer formed on the substrate; An active layer formed on a portion of the n-type gallium nitride layer; A p-type gallium nitride layer formed on the active layer and having a plurality of intaglio irregularities spaced a predetermined distance therein; A transparent conductive film formed on the p-type gallium nitride layer; A p-type electrode formed on the transparent conductive film; And an n-type electrode formed on the n-type gallium nitride layer on which the active layer is not formed.

여기서, 상기 음각 요철은, 적어도 상기 p형 전극과 상기 n형 전극 간의 최단거리 상에 배치된 것을 특징으로 한다.Here, the intaglio irregularities are arranged at least on the shortest distance between the p-type electrode and the n-type electrode.

그리고, 상기 음각 요철의 크기는, 상기 p형 전극과 상기 n형 전극 간의 최단거리 상으로부터 상기 기판의 외곽부로 갈수록 점점 작아지는 것을 특징으로 한다.In addition, the size of the intaglio unevenness is characterized in that it becomes smaller gradually from the shortest distance between the p-type electrode and the n-type electrode toward the outer portion of the substrate.

또한, 상기 음각 요철은, 원형 또는 다각형의 평면 형상을 갖는 것을 특징으 로 한다.In addition, the intaglio irregularities are characterized by having a planar shape of a circle or polygon.

또한, 상기 p형 질화갈륨층과 상기 투명전도막의 사이에 형성된 p+형 질화갈륨층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the p-type gallium nitride layer and characterized in that it further comprises a p + gallium nitride layer formed between the transparent conductive film.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like reference numerals designate like parts throughout the specification.

이제 본 발명의 실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a gallium nitride based LED device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

< 제1실시예 >First Embodiment

먼저, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자에 대하여 상세히 설명한다.First, the gallium nitride based LED device according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 구조를 나타낸 사시도이다.2 is a perspective view showing the structure of a gallium nitride-based LED device according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자는, 도 2에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상에 버퍼층(도시안함), n형 질화갈륨층(120), 활성층(130) 및 p형 질화갈륨층(140)이 순차 적층되어 있다.As shown in FIG. 2, the gallium nitride based LED device according to the first embodiment of the present invention includes a buffer layer (not shown), an n-type gallium nitride layer 120, an active layer 130, and the like on the substrate 110. The p-type gallium nitride layer 140 is sequentially stacked.

상기 기판(110)은, 바람직하게, 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성되며, 사파이어 이외에도 징크 옥사이드(zinc oxide, ZnO), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 또는 알루미늄 나이트라이드(AlN) 등으로 형성될 수 있다.The substrate 110 is preferably formed using a transparent material including sapphire, in addition to sapphire, zinc oxide (ZnO), gallium nitride (GaN), silicon carbide (SiC) ) Or aluminum nitride (AlN).

상기 버퍼층은 GaN로 형성될 수 있으며, 이는 생략 가능하다.The buffer layer may be formed of GaN, which may be omitted.

상기 n형 또는 p형 질화갈륨층(120,140)은 각 도전형 불순물 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성되며, 상기 활성층(130)은 InGaN/GaN층으로 구성된 MQW 구조로 형성된다.The n-type or p-type gallium nitride layers 120 and 140 may be formed of GaN layers or GaN / AlGaN layers doped with a conductive impurity, and the active layer 130 may have an MQW structure including an InGaN / GaN layer.

상기 p형 질화갈륨층(140)과 상기 활성층(130)의 일부는, 메사 식각(mesa etching)으로 제거되어 상기 n형 질화갈륨층(120)의 일부를 드러내고 있다.A portion of the p-type gallium nitride layer 140 and the active layer 130 are removed by mesa etching to expose a portion of the n-type gallium nitride layer 120.

상기 메사 식각에 의해 제거되지 않은 p형 질화갈륨층(140) 상에는 전류 확산 효과를 향상시키기 위한 투명전도막(150)이 형성되어 있고, 상기 투명전도막(150)의 내부에는 소정간격 이격된 복수의 음각 요철(150a)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 투명전도막(150)은 주로 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진다.A transparent conductive film 150 is formed on the p-type gallium nitride layer 140 that is not removed by the mesa etching, and a plurality of spaced predetermined intervals are formed inside the transparent conductive film 150. Intaglio irregularities 150a are formed. Here, the transparent conductive film 150 mainly consists of indium tin oxide (ITO).

상기 투명전도막(150) 상에는 p형 전극(170)이 형성되어 있다.The p-type electrode 170 is formed on the transparent conductive film 150.

그리고, 상기 메사 식각에 의해 드러난 n형 질화갈륨층(120) 상의 소정부분, 즉 상기 활성층(130)이 형성되지 않은 n형 질화갈륨층(120) 상에는 n형 전극(160)이 형성되어 있다. 상기 n형 전극(160) 및 상기 p형 전극(170)은, Cr/Au 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.The n-type electrode 160 is formed on a predetermined portion of the n-type gallium nitride layer 120 exposed by the mesa etching, that is, the n-type gallium nitride layer 120 on which the active layer 130 is not formed. The n-type electrode 160 and the p-type electrode 170 are preferably made of Cr / Au or the like.

본 발명의 제1실시예에 따르면, 투명전도막(150)에 요철을 형성하되, 앞서 도 1을 참조하여 설명한 종래의 양각 요철과는 반대로, 상기한 바와 같은 음각 요철(150a)을 형성함으로써, LED 소자의 외부 양자효율을 향상시키고 있다.According to the first embodiment of the present invention, by forming irregularities in the transparent conductive film 150, as opposed to the conventional embossed irregularities described above with reference to Figure 1, by forming the intaglio irregularities 150a as described above, The external quantum efficiency of the LED device is improved.

이 때, 본 실시예에서는, 상기 음각 요철(150a)의 평면 형상을 원형으로 나타내었으나, 상기 음각 요철(150a)의 형상은 원형에만 한정되지 않고 본 발명의 기술사상 범위 내에서, 예를 들어 삼각 이상의 다각형의 형상을 포함하여 다양하게 변형될 수 있다.At this time, in the present embodiment, although the planar shape of the intaglio irregularities 150a is shown as a circle, the shape of the intaglio irregularities 150a is not limited to a circular shape but within the technical scope of the present invention, for example, a triangular shape. It may be modified in various ways, including the shape of the above polygons.

이와 같이, 본 발명은, 상기 투명전도막(150)에 외부 양자효율의 향상을 위한 요철을 형성하였음에도 불구하고, 상기 요철(음각 요철, 150a)이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역의 투명전도막(150) 상면이 서로 연결되어 있기 때문에, p형 전극(170)을 통해 외부로부터 인가되는 전류는, 상기 투명전도막(150)의 상면에서 하면에 이르는 전체적인 두께에 해당하는 부위를 통해 흐르게 됨으로써, 투명전도막(150)의 면저항 상승을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 소자의 동작전압이 상승되는 것을 방지할 수 있다.As described above, in the present invention, although the unevenness for improving the external quantum efficiency is formed in the transparent conductive film 150, the transparent conductive film 150 in the remaining region except for the uneven region (negative unevenness, 150a) is formed. Since the upper surfaces are connected to each other, the current applied from the outside through the p-type electrode 170 flows through a portion corresponding to the overall thickness from the upper surface of the transparent conductive film 150 to the lower surface, thereby providing transparent conductivity. Increasing the sheet resistance of the film 150 can be minimized. Accordingly, the present invention can prevent the operating voltage of the device from rising.

또한, 본 발명은 상기 음각 요철(150a)의 배열 및 크기를 적절히 조절하여, 칩 전체에 걸쳐 균일한 전류가 흐르도록 함으로써, LED 소자의 발광효율을 개선할 수 있다.In addition, the present invention can improve the luminous efficiency of the LED device by appropriately adjusting the arrangement and size of the intaglio irregularities 150a to allow a uniform current to flow through the entire chip.

도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제1실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 음각 요철의 배열에 따른 전류 흐름 제어를 설명하기 위한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 음각 요철의 크기에 따른 전류 흐름 제어를 설명하기 위한 평면도이다.3 (a) and 3 (b) are plan views illustrating current flow control according to the arrangement of the intaglio irregularities of the gallium nitride based LED device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a first view of the present invention. A plan view for describing current flow control according to the size of the intaglio irregularities of the gallium nitride-based LED device according to the embodiment.

우선, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 음각 요철(150a)은, 적어도 상기 p형 전극(170)과 n형 전극(160) 간의 최단거리(경로 1) 상에 배치되는 것이 바람직하다.First, as shown in FIGS. 3A and 3B, the intaglio unevenness 150a is formed on at least the shortest distance (path 1) between the p-type electrode 170 and the n-type electrode 160. It is preferable to arrange.

이는, 일반적인 투명전도막(150)의 경우 그 두께가 일정하다면 그 층의 면저항(Rs)이 균일한 것으로 인해 상기 p형 및 n형 전극(170,160) 간의 최단거리(경로 1) 상에 전류가 집중되는데, 상기와 같이 음각 요철(150a)을 두 전극(170,160)간의 최단거리(경로 1) 상에 배치하게 되면, 이 경로(경로 1)에 집중되는 전류를 다른 경로(경로 2, 3)로 분산시킬 수 있기 때문이다.In the case of the general transparent conductive film 150, if the thickness is constant, current is concentrated on the shortest distance (path 1) between the p-type and n-type electrodes 170 and 160 because the sheet resistance (Rs) of the layer is uniform. If the intaglio irregularities 150a are disposed on the shortest distance (path 1) between the two electrodes 170 and 160 as described above, the current concentrated in the path (path 1) is distributed to other paths (paths 2 and 3). Because you can.

그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 음각 요철(150a)의 크기는, 상기 p형 전극(170)과 n형 전극(160) 간의 최단거리(경로 1) 상으로부터 상기 기판(110)의 외곽부로 갈수록 점점 작아지는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 4, the size of the intaglio unevenness 150a is the outer edge of the substrate 110 from the shortest distance (path 1) between the p-type electrode 170 and the n-type electrode 160. It is desirable to get smaller and smaller as it gets richer.

이와 같이 하면, 상기 p형 전극(170)과 n형 전극(160)간의 최단거리(경로 1) 에 상대적으로 큰 면저항을 형성시킴으로써, 상기 경로(경로 1)에 집중되는 전류를 다른 경로(경로 2)로 분산시킬 수 있는 바, 칩 전체에 걸쳐 균일한 전류가 흐르도록 하여, LED 소자의 발광효율을 극대화할 수 있다.In this way, by forming a sheet resistance relatively large at the shortest distance (path 1) between the p-type electrode 170 and the n-type electrode 160, the current concentrated in the path (path 1) is changed to another path (path 2). As a result, it is possible to maximize the luminous efficiency of the LED device by allowing a uniform current to flow through the chip.

한편, 도 5의 (a) 및 (b)는 동일한 크기의 요철을 음각 및 양각으로 형성한 외관 형태 및 발광 상태를 나타낸 사진으로서, 도 5의 (a)는 본 발명의 음각 요철을 형성한 것이고, 도 5의 (b)는 종래의 양각 요철을 형성한 것이다.On the other hand, Figure 5 (a) and (b) is a photograph showing the appearance and light emission state formed by the indentation and embossed concave-convex of the same size, Figure 5 (a) is the intaglio irregularities of the present invention is formed 5B shows a conventional relief relief.

도 5를 참조하면, 양각 요철을 형성한 경우에는, 전극의 주변부에 발광이 집 중되는 반면, 음각 요철을 형성한 경우에는 발광이 칩 전면에 걸쳐 고르게 일어나는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, when embossed irregularities are formed, light emission is concentrated at the periphery of the electrode, whereas when embossed irregularities are formed, light emission is uniformly generated over the entire surface of the chip.

상술한 바와 같은 본 발명의 제1실시예에 의하면, 투명전도막(150)의 내부에 음각 요철(150a)을 형성함으로써, 소자의 외부 양자효율을 향상시키는 동시에, 전기적 특성 및 광학적 특성을 개선할 수 있는 효과가 있다.According to the first embodiment of the present invention as described above, by forming the intaglio irregularities 150a inside the transparent conductive film 150, it is possible to improve the external quantum efficiency of the device, and also to improve the electrical and optical characteristics. It can be effective.

< 제2실시예 >Second Embodiment

도 6을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 제2실시예의 구성 중 제1실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제2실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.A gallium nitride based LED device according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 6. However, the description of the same parts as the first embodiment of the configuration of the second embodiment will be omitted, and only the configuration that is different from the second embodiment will be described in detail.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing the structure of a gallium nitride based LED device according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자는, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자와 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 투명전도막(150)의 내부에 음각 요철(150a)이 형성되어 있지 않고, p형 질화갈륨층(140)의 내부에 음각 요철(140a)이 형성되어 있으며, 상기 p형 질화갈륨층(140)과 투명전도막(150)의 사이에는 고농도로 도핑된 p형 질화갈륨층(이하, "p+형 질화갈륨층"이라 칭함, 145)이 더 형성되어 있다는 점에서만 제1실시예와 다르다.As shown in FIG. 6, the gallium nitride based LED device according to the second embodiment of the present invention has the same structure as that of the gallium nitride based LED device according to the first embodiment, except that the transparent conductive film 150 is provided. Negative concavities and convexities 150a are not formed in the inside of the p-type gallium nitride layer 140, and the intaglio recesses and convexities 140a are formed in the p-type gallium nitride layer 140. The p-type gallium nitride layer 140 and the transparent conductive film ( 150 is different from the first embodiment only in that a highly doped p-type gallium nitride layer (hereinafter, referred to as a "p + gallium nitride layer", 145) is further formed.

즉, 제2실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자의 p형 질화갈륨층(140) 내부에는 소정간격 이격된 복수의 음각 요철(140a)이 형성되어 있고, 상기 음각 요철(140a) 을 포함한 상기 p형 질화갈륨층(140)의 표면을 따라 p+형 질화갈륨층(145) 및 투명전도막(150)이 차례로 형성되어 있는 것이다.That is, in the p-type gallium nitride layer 140 of the gallium nitride based LED device according to the second embodiment, a plurality of intaglio irregularities 140a are formed at predetermined intervals, and the p including the intaglio irregularities 140a is formed. The p + gallium nitride layer 145 and the transparent conductive film 150 are sequentially formed along the surface of the gallium nitride layer 140.

상기 p+형 질화갈륨층(145)이 추가로 형성됨에 따라, 상기 투명전도막(150)과 p형 질화갈륨층(140)간의 접촉면적이 증가될 수 있으므로, 이들의 접촉 저항을 감소시켜 소자의 동작전압을 더욱 감소시킬 수 있다.As the p + gallium nitride layer 145 is further formed, the contact area between the transparent conductive film 150 and the p-type gallium nitride layer 140 may be increased, thereby reducing the contact resistance thereof. The operating voltage can be further reduced.

이와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 질화갈륨계 LED 소자는, 앞서 상술한 제1실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 소자의 동작전압을 더욱 감소시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, the gallium nitride-based LED device according to the second embodiment of the present invention can not only obtain the same operation and effect as in the above-described first embodiment, but also further reduce the operating voltage of the device. have.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 개시된 실시예에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also belong to the scope of the present invention.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 질화갈륨계 발광 다이오드 소자에 의하면, 투명전도막 또는 p형 질화갈륨층 내부에 음각 요철을 형성함으로써, 소자의 외부 양자효율을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the gallium nitride-based light emitting diode device according to the present invention, by forming the intaglio irregularities in the transparent conductive film or the p-type gallium nitride layer, it is possible to improve the external quantum efficiency of the device.

그리고, 본 발명은 상기와 같이 외부 양자효율을 향상시킴과 동시에, 소자의 동작전압의 상승을 방지하여 전기적 특성을 개선할 수 있고, 또한 상기 투명전도막의 전류 확산 효과를 향상시켜 칩 전체에 균일한 전류가 흐르게 할 수 있으므로, 발광효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention improves the external quantum efficiency as described above, prevents an increase in the operating voltage of the device, improves electrical characteristics, and improves the current spreading effect of the transparent conductive film, thereby making it uniform throughout the chip. Since the current can flow, there is an effect to maximize the luminous efficiency.

Claims (6)

기판;Board; 상기 기판 상에 형성된 n형 질화갈륨층;An n-type gallium nitride layer formed on the substrate; 상기 n형 질화갈륨층 상의 일부분에 형성된 활성층;An active layer formed on a portion of the n-type gallium nitride layer; 상기 활성층 상에 형성된 p형 질화갈륨층;A p-type gallium nitride layer formed on the active layer; 상기 p형 질화갈륨층 상에 형성되며, 내부에 소정간격 이격된 복수의 음각 요철이 형성된 투명전도막;A transparent conductive film formed on the p-type gallium nitride layer and having a plurality of intaglio irregularities spaced a predetermined distance therein; 상기 투명전도막 상에 형성된 p형 전극; 및A p-type electrode formed on the transparent conductive film; And 상기 활성층이 형성되지 않은 상기 n형 질화갈륨층 상에 형성된 n형 전극;An n-type electrode formed on the n-type gallium nitride layer on which the active layer is not formed; 을 포함하여 이루어지되, 상기 음각 요철들을 둘러싸는 상기 투명전도막의 상면이 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자.A gallium nitride-based light emitting diode device comprising a, wherein the upper surface of the transparent conductive film surrounding the intaglio irregularities are connected to each other. 기판;Board; 상기 기판 상에 형성된 n형 질화갈륨층;An n-type gallium nitride layer formed on the substrate; 상기 n형 질화갈륨층 상의 일부분에 형성된 활성층;An active layer formed on a portion of the n-type gallium nitride layer; 상기 활성층 상에 형성되며, 내부에 소정간격 이격된 복수의 음각 요철이 형성된 p형 질화갈륨층;A p-type gallium nitride layer formed on the active layer and having a plurality of intaglio irregularities spaced a predetermined distance therein; 상기 p형 질화갈륨층 상에 형성된 투명전도막;A transparent conductive film formed on the p-type gallium nitride layer; 상기 투명전도막 상에 형성된 p형 전극; 및A p-type electrode formed on the transparent conductive film; And 상기 활성층이 형성되지 않은 상기 n형 질화갈륨층 상에 형성된 n형 전극;An n-type electrode formed on the n-type gallium nitride layer on which the active layer is not formed; 을 포함하여 이루어지되, 상기 음각 요철들을 둘러싸는 상기 p형 질화갈륨층의 상면이 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자.A gallium nitride-based light emitting diode device comprising a, wherein the upper surface of the p-type gallium nitride layer surrounding the intaglio irregularities are connected to each other. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 음각 요철은, 적어도 상기 p형 전극과 상기 n형 전극 간의 최단거리 상에 배치된 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자.The intaglio irregularities are arranged at least on the shortest distance between the p-type electrode and the n-type electrode, characterized in that the gallium nitride-based light emitting diode device. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 음각 요철의 크기는, 상기 p형 전극과 상기 n형 전극 간의 최단거리 상으로부터 상기 기판의 외곽부로 갈수록 점점 작아지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자.The size of the intaglio irregularities is smaller than the shortest distance between the p-type electrode and the n-type electrode toward the outer portion of the substrate characterized in that the gallium nitride-based light emitting diode device. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 음각 요철은, 원형 또는 다각형의 평면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자.The intaglio irregularities have a planar shape of circular or polygonal gallium nitride-based light emitting diode device. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 p형 질화갈륨층과 상기 투명전도막의 사이에 형성된 p+형 질화갈륨층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광 다이오드 소자.And a p + type gallium nitride layer formed between the p-type gallium nitride layer and the transparent conductive film.
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